張俊蘭，魏榮慶，楊柳

（1.新疆維吾爾自治區(qū)氣象臺，新疆 烏魯木齊 830002；2.巴音郭楞蒙古自治州氣象局，新疆 庫爾勒 841000）

2013年南疆兩場罕見暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的對比分析

張俊蘭1，魏榮慶1，楊柳2

（1.新疆維吾爾自治區(qū)氣象臺，新疆 烏魯木齊 830002；2.巴音郭楞蒙古自治州氣象局，新疆 庫爾勒 841000）

對比分析了2013年5月26—28日和6月15—18日南疆兩場罕見的暴雨過程，揭示了6月15—18日暴雨落區(qū)位置偏北、強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)時間更長的成因。6月15—18日暴雨的環(huán)流經(jīng)向度更大，高、中、低緯低槽同位相疊加，環(huán)流形勢屬北槽南渦型，地面高壓范圍大且主體偏北，表現(xiàn)為冷鋒渦旋云系，因此暴雨落區(qū)偏北、范圍更大；6月暴雨的低層水汽輸送更強(qiáng)、低層水汽輸送時間更長，主要表現(xiàn)為：有西方+南方+東方3條水汽輸送路徑（5月的暴雨僅有西方路徑），700 hPa以下高度、水汽通量＞4×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1持續(xù)了42h（5月的暴雨僅持續(xù)12 h），＞4×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1的水汽輸送層達(dá)到600 hPa（5月的暴雨為700 hPa），低層水汽輸送最強(qiáng)值為12×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1（5月的暴雨為10×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1），因此強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)時間更長；中尺度切變線和涌線在暴雨落區(qū)預(yù)報中具有一定的指示意義。

南疆暴雨；落區(qū)和強(qiáng)度；低層水汽輸送和輸入量；中尺度切變線

新疆位于我國西北部，地處歐亞大陸腹地，與多個鄰國交界，地域廣闊，占全國面積的六分之一。天山是新疆最具代表性的山脈，它橫亙中央，把新疆分割為南、北兩部分，天山以南、昆侖山系以北稱為南疆。南疆地理環(huán)境特殊，三面環(huán)山（南、西、北三面分別被昆侖山、帕米爾高原和天山環(huán)抱）。南疆盆地中央是塔克拉瑪干沙漠，屬大陸性干旱氣候區(qū)，由于干旱少雨，自然降水少，農(nóng)業(yè)灌溉主要依靠天山雪水融化補(bǔ)給，5—8月降水約占年降水的50%以上，但遇極端降水時，一次暴雨過程降水量就可能接近或超過年降水量，引發(fā)嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害，對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸和人民生活構(gòu)成嚴(yán)重威脅，造成極大的損失。2013年5月下旬和6月中旬，南疆偏西地區(qū)出現(xiàn)了歷史上罕見的暴雨天氣過程，洪澇災(zāi)害給當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)作物、水利設(shè)施、民居、家禽和牲畜帶來了重大損失，還因洪災(zāi)死亡數(shù)人。南疆暴雨事件是小概率事件，暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的預(yù)報難度很大，提高南疆暴雨預(yù)報能力是新疆天氣預(yù)報員的重要挑戰(zhàn)。國內(nèi)就暴雨研究開展了大量的工作[1-7]，在暴雨的環(huán)流背景、多尺度天氣系統(tǒng)配置、中尺度活動及對流結(jié)構(gòu)和水汽條件等方面取得了豐碩的研究成果。疆內(nèi)外的氣象學(xué)者針對新疆暴雨研究也有一定進(jìn)展，如，孔期等[8]對2007年烏魯木齊“7·17”暴雨的天氣尺度和中尺度特征進(jìn)行了分析，王敏仲等[9]在研究此次暴雨時重點(diǎn)分析了環(huán)流特征、水汽來源和動力成因；楊蓮梅等[10]分析了2007年7月新疆3場暴雨（天山山區(qū)及其北麓、新疆東部、天山以北的北疆地區(qū)）的水汽輸送和收支特征；張云惠等[11]系統(tǒng)分析了1971—2010年中亞低渦的活動特征，指出中亞低渦以東南路徑進(jìn)入新疆可造成南疆西部的強(qiáng)降水。上述成果對于研究南疆暴雨提供了思路和方法，有較好的借鑒意義。

由于新疆干旱，降水較少，新疆氣象局2004年制定了新疆降水量級標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義，某測站24 h累計雨量≥24.1～48.0 mm、≥48.1～96.0 mm、≥96.1 mm的降雨，為暴雨、大暴雨和特大暴雨天氣。依據(jù)此降水標(biāo)準(zhǔn)，利用常規(guī)地面和高空觀測資料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料，分析2013年夏季南疆兩場暴雨天氣的高空、地面環(huán)流形勢、水汽條件以及中尺度天氣系統(tǒng)與暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，重點(diǎn)研究暴雨過程中水汽輸送路徑和水汽通量輸送、各邊界水汽輸入量和總流入量、中尺度切變線的位置和高度與暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的關(guān)系，對比得出南疆兩場暴雨落區(qū)和強(qiáng)度差異的成因。此項(xiàng)研究是提高南疆暴雨預(yù)報準(zhǔn)確率和防洪抗災(zāi)氣象服務(wù)工作的重要內(nèi)容之一，對提高南疆暴雨天氣的定點(diǎn)、定量預(yù)報具有積極意義，可為今后南疆暴雨的預(yù)報預(yù)警和氣象服務(wù)提供更多參考和依據(jù)。

1 兩場暴雨實(shí)況、災(zāi)情及對比

1.1 兩場暴雨的災(zāi)情

2013年5月26 —28日，南疆西部喀什、克州和阿克蘇等地出現(xiàn)罕見強(qiáng)降水，根據(jù)自治區(qū)民政廳統(tǒng)計，此次暴雨洪澇災(zāi)害共造成64 351人受災(zāi)，死亡2人（莎車縣因洪災(zāi)困死），緊急轉(zhuǎn)移安置2 976人，農(nóng)作物受災(zāi)面積6 939.49 hm2，絕收55.2 hm2，倒塌房屋1 265間，嚴(yán)重?fù)p壞房屋1 100間，一般損壞房屋15 287間，直接經(jīng)濟(jì)損失7 809.632萬元。

6月15 —18日，南疆再次出現(xiàn)罕見暴雨過程，阿克蘇、克州、喀什、和田、巴州等地的部分地區(qū)出現(xiàn)大到暴雨，據(jù)阿克蘇地區(qū)防汛抗旱總指揮部辦公室文件的災(zāi)情報告：暴雨洪水導(dǎo)致烏什、溫宿、阿克蘇市、柯坪縣37個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、場）8 500 hm2農(nóng)作物受災(zāi)，倒塌房屋1 418間、損壞房屋3 540間、66 210只家禽和牲畜死亡，沖毀公路38.73 km，沖毀各類渠道78 km、河堤24 km、橋涵581個，直接經(jīng)濟(jì)損失2.8億，其中水利設(shè)施經(jīng)濟(jì)損失5 174萬元。另外，民政部門報告有3人因?yàn)?zāi)死亡。

1.2 兩場暴雨的落區(qū)、強(qiáng)度差異較大

5月26 —28日，暴雨78站次、大暴雨5站次；89站累計雨量＞24 mm、41站＞48 mm（圖1a），暴雨落區(qū)主要在喀什南部的葉城縣附近（圖1a），葉城累計雨量87.8 mm（超過歷年平均降水量66.7 mm），葉城縣降水?dāng)嗬m(xù)維持25 h，葉城縣最大雨強(qiáng)10.3 mm/h（29日1:00—2:00），強(qiáng)降雨出現(xiàn)在26日夜間到28日白天。6月15—18日，暴雨94站次、大暴雨9站次；107站累計雨量＞24 mm、58站＞48 mm、6站＞96 mm（圖1b），暴雨落區(qū)在阿克蘇地區(qū)西部的烏什縣、溫宿縣（圖1b），兩站累計雨量為101.5 mm和83.9 mm，均突破歷史極值，占年降水量的103.8%、120.8%，為26 a來最強(qiáng)的極端暴雨過程，兩縣降水?dāng)嗬m(xù)維持16 h和25 h，強(qiáng)降雨時段為16日夜間和17日夜間。溫宿測站16日夜間降雨量67.3 mm，其中17日0:00—1:00雨量25.7 mm；烏什縣亞科瑞克鄉(xiāng)4大隊（水文監(jiān)測站）17日夜間6 h雨量195.5 mm，其中18日00：00—02：00 2 h雨量166 mm，雨強(qiáng)83 mm/h?；牡赜炅空荆ㄋ谋O(jiān)測站）18日12 h累計降水量162 mm，2:00—3:00的降水量98 mm，最大雨強(qiáng)達(dá)98 mm/h。

對比兩場暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度，5月26—28日暴雨落區(qū)偏南，暴雨范圍小，強(qiáng)度弱，降雨持續(xù)時間短；而6月15—18日暴雨落區(qū)相對偏北，暴雨范圍大，強(qiáng)度明顯偏強(qiáng)，持續(xù)時間較長，洪澇災(zāi)情也明顯重于5月26—28日。

2 環(huán)流形勢演變

選用地面和探空資料，500 hPa大尺度環(huán)流均為兩場暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了有利的環(huán)流形勢，兩場暴雨的天氣尺度特征均為高空槽暴雨，暴雨前主導(dǎo)系統(tǒng)——里咸?！?dú)W洲脊均有所發(fā)展，但環(huán)流經(jīng)向度、高中低緯的低槽配置、鋒區(qū)位置明顯不同。6月15—18日（圖2a）環(huán)流經(jīng)向度較大，歐洲到烏拉爾山高壓脊向北發(fā)展更明顯，脊上572 dagpm線北挺至60°N以北，西西伯利亞—巴爾喀什湖—印度河平原的低槽高中低緯3段幾乎同位相疊加，槽區(qū)南伸更南，槽底572 dagpm線最南壓至28°N附近，572 dagpm線的高壓脊北挺位置與低槽南伸位置跨越了32個緯距；影響系統(tǒng)屬北槽南渦型，北槽為巴爾喀什湖低槽，是造成暴雨的直接影響系統(tǒng)，南渦為印度河平原低渦，其前偏南氣流較強(qiáng)（16 m·s-1），槽前鋒區(qū)偏北，位于40°N以北。而5月26—28日（圖2b）環(huán)流經(jīng)向度較小，烏拉爾山高壓脊頂偏南，572 dapgm線北挺至55°N附近，影響系統(tǒng)為南疆低渦，無北槽配合，低渦內(nèi)有572 dapgm閉合低中心，低渦前和田西南風(fēng)12 m·s-1，槽底572 dapgm線最南在32°N附近，572 dagpm線高壓脊北挺位置與低槽南伸位置跨越了23個緯距，槽前鋒區(qū)偏南，位于38°N附近。

地面形勢也有較大差異，兩場暴雨前均有地面高壓移入新疆，有地面冷鋒出現(xiàn)，但冷空氣移動路徑、冷高壓范圍和1 017.5 hPa等壓線南伸程度和冷鋒位置不同。5月26—28日暴雨的冷空氣源于巴倫支海（23日17時開始出現(xiàn)），移動路徑為西北路徑，高壓范圍小，1 017.5 hPa等壓線南伸較南（40°N附近），地面冷鋒位于高壓外圍、天山附近，呈東西向，暴雨位于地面冷鋒前暖空氣一側(cè)；6月15—18日暴雨的冷空氣源于斯堪的納維亞半島（13日05時開始出現(xiàn)），為西方路徑，但高壓范圍較大，1 017.5 hPa線南伸偏北（43°N附近），地面冷鋒為高壓底部向南疆伸展時形成的南北向鋒面，暴雨位于地面冷鋒后冷空氣一側(cè)。

圖1 新疆降水分布（a，b）及南疆暴雨中心氣象測站逐小時雨量（c，d） （單位：mm）

圖2 6月17日20:00（a）和5月27日08:00（b）500 hPa形勢場

兩場暴雨的環(huán)流形勢決定了其落區(qū)、強(qiáng)度、持續(xù)時間不同，6月15—18日的為高空槽暴雨，云圖表現(xiàn)為冷鋒渦旋云系，高空環(huán)流經(jīng)向度更大，高中低緯低槽同位相疊加，影響系統(tǒng)偏北、屬北槽南渦型，地面為西方冷空氣路徑，冷高壓范圍大并主體偏北，這些環(huán)流形勢特征決定了6月15—18日暴雨落區(qū)位置偏北、強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)時間更長。

3 水汽條件

3.1 水汽輸送路徑

水汽輸送緯向通量矢量可表示水汽水平輸送的強(qiáng)度[12]，NCEP/NCAR 1°×1°再分析資料在新疆可行[13]，利用NCEP/NCAR每間隔6 h的再分析資料計算1 000～100 hPa水汽通量，分析水汽緯向的輸送路徑和輸送強(qiáng)度，并用水汽輸送流線跟蹤法確定水汽輸送的路徑和通道[14]。圖3為兩場暴雨中最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前的700 hPa水汽通量矢量和水汽輸送方向示意圖。

5月26 —28日暴雨的水汽通道只有1條自地中?！诤！锵毯１辈俊衼喣喜俊辖奈鞣剿窂?。6月15—18日暴雨則有西方+南方+東方3條水汽路徑，西方路徑的水汽從地中海以西的大西洋經(jīng)過歐洲和烏拉爾山，在烏拉爾山以東南下到中亞南部、進(jìn)入南疆，南方路徑的水汽自阿拉伯海沿偏南水汽輸送帶進(jìn)入南疆，東方路徑的水汽來源于阿拉伯海、孟加拉灣、南海，通過西風(fēng)氣流將水汽接力輸送到南海東部，在南海東部轉(zhuǎn)東南氣流，經(jīng)過東部沿海、內(nèi)陸、河西走廊等地將水汽輸送至南疆地區(qū)，3條水汽路徑在南疆匯合。6月15—18日暴雨有3條水汽路徑將水汽輸送進(jìn)入暴雨區(qū)，是此次暴雨更強(qiáng)的原因之一。

3.2 水汽輸送強(qiáng)度及高度

由于新疆山脈較多，天山的平均海拔約5 000 m，帕米爾高原至昆侖山脈的平均海拔約5 000～ 7 000 m，因此新疆氣象工作者一般將500 hPa附近稱為中層，700 hPa及以下稱為低層。水汽通量的垂直剖面結(jié)構(gòu)可以看出暴雨過程中1 000～300 hPa各層水汽輸送的狀況，并能揭示水汽輸送的最強(qiáng)高度和最高層次。通過對比分析兩場暴雨發(fā)生前后的水汽垂直輸送的結(jié)構(gòu)演變發(fā)現(xiàn)，5月26—28日，最強(qiáng)暴雨（28日01:00—02:00）出現(xiàn)前的30 h左右（24日20:00—26日20:00），暴雨中心—葉城縣附近上空水汽輸送的最強(qiáng)層次在中層500～600 hPa，持續(xù)的時間約48 h，其中25日20:00中層500 hPa達(dá)到最強(qiáng)（圖4a），為7×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1。27日02:00水汽輸送最強(qiáng)層次開始下降，27日02:00—20:00低層水汽輸送較強(qiáng)，600 hPa以下高度、水汽通量＞4×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1持續(xù)了6 h（27日02:00—08:00），700 hPa以下高度、水汽通量＞4×10-3g·cm-1· hPa-1·s-1持續(xù)了12 h（27日02:00—20:00），其中27日02:00低層水汽輸送最強(qiáng)（圖4b），800～1 000 hPa為10×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1。

6月15 —18日，水汽輸送的最強(qiáng)層次大多位于600 hPa以下，13日02:00—18日08:00約126 h內(nèi)的600 hPa以下低層水汽輸送較強(qiáng)，600 hPa以下高度、水汽通量＞4×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1持續(xù)了24 h、700 hPa以下高度、水汽通量＞4×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1持續(xù)了42 h，750～850 hPa水汽輸送偏強(qiáng)，其中14日02:00低層水汽輸送最強(qiáng)，800 hPa附近達(dá)到12×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1（圖4c），16日20:00，850 hPa附近為（8～10）×10-3g·cm-1·hPa-1·s-1（圖4d）。

由上述分析可得出，南疆暴雨中高層水汽輸送雖有一定意義，但低層600 hPa以下的水汽輸送較600 hPa以上的水汽輸送更為重要，低層長時間的、更強(qiáng)的水汽輸送是6月15—18日暴雨強(qiáng)度更強(qiáng)、持續(xù)時間更長的重要原因。

3.3 水汽收支對比

圖3 700 hPa水汽通量（單位：10-3g·cm-1·hPa-1·s-1）矢量場和輸送方向示意圖

圖4 沿暴雨中心附近的水汽通量（單位：10-3g·cm-1·hPa-1·s-1）垂直結(jié)構(gòu)

新疆的氣象工作者對新疆不同區(qū)域水汽收支的氣候特征做了許多工作[15-19]，但就降水天氣過程水汽收支的研究工作不多。本文應(yīng)用NCEP 1°×1°再分析資料計算南疆水汽收支情況，取整層（地面～300 hPa）、地面～700 hPa（低層）、700～500 hPa（中層）、500～300 hPa（高層）計算兩場暴雨區(qū)附近、相同面積區(qū)域的水汽收支（圖5）。圖5a為5月26—28日暴雨的8個邊界水汽收支區(qū)域，定義小邊界1、3、7為西邊界，2、4為北邊界，5為東邊界，6、8為南邊界；圖5b為6月15—18日暴雨6個邊界水汽收支區(qū)域，小邊界1、3為西邊界，2、4為北邊界，5為東邊界，6為南邊界。東、南、西、北4個邊界水汽收支為各方向小邊界的水汽輸入、輸出量之和，規(guī)定西邊界和南邊界正值為輸入，負(fù)值為輸出；北邊界和東邊界正值為輸出，負(fù)值為輸入。

為了更好地比較，除選取水汽收支區(qū)域面積相同外，還規(guī)定相同時間長度計算水汽收支，按圖5所示區(qū)域，分別計算兩場暴雨過程總水汽收支和逐時段水汽收支。

3.3.1 暴雨過程的總水汽收支

兩場暴雨過程總水汽收支（相同時間長度）分別選取5月25日08:00—29日02:00和6月14日08:00—18日02:00。重點(diǎn)分析水汽總流入量，結(jié)果顯示，5月26—28日整層水汽總流入量大于6月15—18日，可能與5月26—28日700 hPa以上的中高層水汽總流入量偏多關(guān)系較大。低層（地面～700 hPa）水汽總流入量表現(xiàn)相反，6月15—18日＞5月26—28日，5月26—28日的低層水汽總流入量為56.1×108t，6月15—18日為66.1×108t，較5月26—28日多出17.8%。說明了較強(qiáng)暴雨的水汽流入量與700 hPa以下的低層水汽流入量關(guān)系更密切，低層水汽總流入量越大，造成的暴雨強(qiáng)度越強(qiáng)，中高層水汽流入量與暴雨強(qiáng)度的關(guān)系較小。

3.3.2 逐時次的低層水汽收支

通過計算兩場暴雨間隔6 h逐時次的低層、中層、高層水汽收支發(fā)現(xiàn)，低層700 hPa以下水汽收支對兩場暴雨強(qiáng)度有較好的指示意義，700～300 hPa以上中高層的水汽收支在暴雨強(qiáng)度預(yù)報方面的警示作用較差。低層的水汽收支量6月15—18日>5月26—28日，開始出現(xiàn)時間在最強(qiáng)暴雨前66 h左右，持續(xù)約24 h，起止時間分別為6月14日08:00—15日08:00和5月25日08:00—26日08:00。圖6顯示了此時段內(nèi)4個時次、相同面積的水汽收支的柱狀變化。依據(jù)上述有關(guān)各邊界水汽輸入、輸出正負(fù)值的有關(guān)定義，圖6中西邊界的水汽輸入量，前3個時次均6月＞5月，北邊界的水汽輸入量僅有最后1個時次6月＞5月，東邊界的水汽輸入量第1、第4時次6月＞5月，南邊界的水汽輸入量第2、第3時次6月＞5月，并對比水汽收支量值，兩場暴雨中不同邊界水汽輸入量不同，在降雨強(qiáng)度中的作用依次為，東邊界和南邊界的水汽輸入量更大、西邊界次之，北邊界最少，6月15—18日暴雨中、低層3個方位的邊界更強(qiáng)的水汽輸入量是造成暴雨更強(qiáng)的重要原因。此結(jié)論與水汽輸送路徑的分析是吻合的，6月15—18日暴雨有東方、南方和西方3條水汽輸送路徑，對應(yīng)暴雨區(qū)內(nèi)有東邊界、南邊界和西邊界3個邊界的水汽輸入，而且東方、南方路徑輸送的水汽更多、西方路徑次之，北方路徑輸送的水汽很少。

圖5 2013年南疆兩場暴雨相同面積的水汽收支各小邊界（數(shù)字1～8）示意圖

圖6中4個時次的水汽總流入量均為6月＞5月，前期水汽總流入量總體少于后期，總流出量3個時次6月＞5月，但量值明顯小于總流入量，凈收支前3個時次均為6月＞5月，總體說明兩場暴雨之前、低層700 hPa以下、6月15—18日的水汽流入量和凈收支量更多，從而使其暴雨強(qiáng)度更強(qiáng)。在實(shí)際預(yù)報業(yè)務(wù)中，應(yīng)重點(diǎn)分析低層水汽輸入、輸出的狀況，對暴雨強(qiáng)度的預(yù)報具有更好的參考價值。

4 中尺度切變線（或輻合線）

暴雨是在不同尺度天氣系統(tǒng)的相互作用下發(fā)生發(fā)展的，在有利的大尺度環(huán)流形勢背景下，由中小尺度天氣系統(tǒng)直接造成的，中尺度天氣是暴雨的重要觸發(fā)機(jī)制，以下從中尺度切變線（或輻合線）討論兩場暴雨的落區(qū)、強(qiáng)度成因。

利用NCEP 1°×1°再分析資料的風(fēng)場資料，分析南疆兩場暴雨1000～100 hPa的風(fēng)場變化，重點(diǎn)分析中尺度切變線，切變線主要為暴雨區(qū)上空1 000～100 hPa不同風(fēng)向的切變線，兩場暴雨均在不同高度出現(xiàn)了切變線，切變線與暴雨落區(qū)和強(qiáng)度有密切的關(guān)系。

4.1 暴雨落區(qū)與切變線的關(guān)系

兩場暴雨出現(xiàn)前和出現(xiàn)過程中均有中尺度切變線出現(xiàn)和維持，切變線的位置與暴雨落區(qū)有一定的對應(yīng)關(guān)系。5月26—28日暴雨附近上空的切變線：最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前切變線位于700 hPa以下，25日02:00—27日20:00，最低切變線高度950 hPa、最高切變線高度大多為700 hPa（26日02:00為450 hPa），最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前72 h左右，切變線厚度維持在250 hPa。最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)后，28日02:00—14:00，切變線高度迅速升高，最低、最高切變線層次升為550 hPa和450 hPa，厚度降到100 hPa。6月15—18日暴雨附近上空的切變線：最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前，13日14:00—17日02:00的84 h，除低層700～950 hPa出現(xiàn)切變外，15日08:00—16日08:00的24 h，高層500～250 hPa也出現(xiàn)了切變，切變線厚度250 hPa。最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)后，17日08:00—18日08:00，高層切變線高度迅速下降至600 hPa以下，大多維持在低層700～950 hPa。

圖6 兩場暴雨最強(qiáng)降雨前、相同面積的水汽收支

4.2 暴雨強(qiáng)度與切變線的關(guān)系

兩場暴雨切變線的出現(xiàn)時間、高度、持續(xù)時間明顯不同，與暴雨強(qiáng)度有一定的關(guān)系。表1羅列了2013年南疆兩場暴雨附近切變線的層次、時間和強(qiáng)度等資料。

（1）低層切變線（950～700 hPa）。低層切變線大多為西北風(fēng)與西南風(fēng)或東南風(fēng)的冷式切變，但切變較降水開始的時間提前量不同，5月26—28日暴雨提前33 h、6月15—18日暴雨提前44 h；低層切變線較最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)時間的提前量不同，5月26—28日提前72 h、6月15—18日提前84 h。

（2）切變線最高層次。兩場暴雨的切變線最高層次均出現(xiàn)在最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前，但兩場暴雨切變線的最高層次不同，5月26—28日暴雨為450 hPa、6月15—18日暴雨250 hPa；最高層次切變線較最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)時間的提前量相同，均為42 h，但持續(xù)時間不同，5月26—28日持續(xù)6 h、6月15—18日持續(xù)24 h。

（3）最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)后的低層切變線的消散層次、最低切變線的層次和持續(xù)時間不同。最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)后的低層切變線的消散層次，5月26—28日暴雨為950～700 hPa、6月15—18日暴雨為950～800 hPa；最低切變線的層次和持續(xù)時間，5月26—28日為550～450 hPa，持續(xù)12 h、6月15—18日為750～600 hPa，持續(xù)30 h。

綜合以上結(jié)果可以得出：（1）中尺度切變線的位置是確定暴雨落區(qū)的重要依據(jù)。兩場暴雨中，均在暴雨區(qū)附近上空不同層次出現(xiàn)了切變線，若700 hPa以下的低層長時間出現(xiàn)切變線，切變線附近可能為暴雨落區(qū)的位置。（2）若低層700 hPa以下存在切變線，有出現(xiàn)暴雨可能，中高層也出現(xiàn)切變，則暴雨更強(qiáng)；低層切變線、中高層切變線持續(xù)時間長，暴雨偏強(qiáng)；最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)后，中高層切變線消失，但低層切變線仍維持較長時間。

同時發(fā)現(xiàn)，6月15—18日最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前低層700～850 hPa切變線或涌線的分布狀況，可看出此次暴雨在最強(qiáng)暴雨出現(xiàn)前，除了有偏北與偏西風(fēng)或東北與偏東風(fēng)的切變線外，在暴雨區(qū)附近還出現(xiàn)了較強(qiáng)偏東風(fēng)與較弱偏東風(fēng)間的涌線，這與5月26—28日暴雨不同。低層700～850 hPa的涌線可能是更強(qiáng)暴雨出現(xiàn)的預(yù)警信息之一。在日常天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中，針對ECMWF0.25°×0.25°細(xì)網(wǎng)格風(fēng)場資料更為精細(xì)的特點(diǎn)，除了要認(rèn)真分析切變線的位置、層次和高度外，還需關(guān)注是否有涌線出現(xiàn)，若有，出現(xiàn)強(qiáng)降水或暴雨的概率更大，暴雨的落區(qū)可能就在涌線附近，較切變線的位置更接近暴雨中心。此結(jié)論在日常預(yù)報中應(yīng)進(jìn)一步檢驗(yàn)和修正。

5 結(jié)論

（1）2013年5月26—28日和6月15—18日南疆兩場暴雨的環(huán)流形勢決定了其落區(qū)、強(qiáng)度、持續(xù)時間不同，較強(qiáng)暴雨的高空環(huán)流經(jīng)向度更大、中亞低槽與北支槽打通并向南更深。6月15—18日暴雨影響系統(tǒng)巴爾喀什湖低槽和主導(dǎo)系統(tǒng)高壓脊跨越南北緯距更大，影響系統(tǒng)偏北，為西方路徑的冷空氣活動。

（2）通過對比兩場暴雨的水汽輸送路徑和強(qiáng)度，結(jié)合兩場暴雨相同時間長度、相同面積、逐時次和暴雨過程總水汽收支得出，低層水汽輸送較中高層更為重要。從強(qiáng)度看，低層水汽輸送時間越長，暴雨越強(qiáng)，水汽輸送的強(qiáng)度更強(qiáng)，具體表現(xiàn)為，6月暴雨的700 hPa以下高度、水汽通量＞4×10-3·cm-1·hPa-1·s-1持續(xù)了42 h（5月的暴雨僅持續(xù)12 h），＞4×10-3·cm-1· hPa-1·s-1的水汽輸送層達(dá)到600 hPa（5月的暴雨為700 hPa僅持續(xù)12 h）低層水汽輸送最強(qiáng)值為12× 10-3g·cm-1·hPa-1·s-1（5月的暴雨為10×10-3·cm-1· hPa-1·s-1）；較強(qiáng)暴雨有更多的水汽輸送路徑和更多邊界的水汽向暴雨區(qū)輸送，6月15—18日暴雨有3條水汽路徑將水汽沿東邊界、南邊界、西邊界3個邊界向暴雨區(qū)輸送，較弱暴雨僅有1條西方路徑的水汽輸送帶；低層的水汽輸入量越大，暴雨越強(qiáng)，低層700 hPa以下、6月15—18日的水汽流入量和凈收支量更多，3條水汽路徑中，東方、南方路徑輸送的水汽較多、西方路徑次之，北方路徑輸送的水汽很少。日常預(yù)報中應(yīng)重點(diǎn)分析低層的水汽輸入及其大小，作為判定暴雨強(qiáng)度的依據(jù)之一。

（3）中尺度切變線和涌線與暴雨的落區(qū)及強(qiáng)度有一定關(guān)系。對于暴雨落區(qū)，暴雨出現(xiàn)前，低層700 hPa以下出現(xiàn)切變線，此切變線附近可能是暴雨落區(qū)，切變線附近的涌線位置更接近暴雨中心。對于暴雨強(qiáng)度，若低層的切變線還延伸至中高層（即切變線伸展更高、厚度更厚），則暴雨更強(qiáng)；低層和中高層的切變線持續(xù)時間越長，暴雨越強(qiáng)；切變線附近出現(xiàn)涌線，可能預(yù)示有更強(qiáng)暴雨出現(xiàn)。

在分析中發(fā)現(xiàn)，暴雨的強(qiáng)度差異有較多的事實(shí)和依據(jù)說服，但落區(qū)分析難度較大。本文僅使用中尺度風(fēng)場資料，從風(fēng)場切變、輻合的區(qū)域和切變線高度、厚度等角度說明暴雨落區(qū)，較為單薄，今后還需應(yīng)用其它資料開展暴雨落區(qū)的研究，提高暴雨落區(qū)的預(yù)報準(zhǔn)確率。

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Comparison of Precipitation Area and Intensity of Two Rare Heavy Rainfall Area and Intensity over Southern Xinjiang in 2013

ZHANG Junlan1，WEI Rongqing1，YANG Liu2
（1.Xinjiang Meteorological Observatory，Urumqi 830002，China；
2.Bayingolin Mongol Autonomous Prefecture Meteorological Bureau，Korla 841000，China）

Two rare heavy rainfall processes appeared in the southern Xinjiang during 26th-28th May and 15th-18th June 2013,using the surface observation data,upper sounding data,daily NCEP/ NCAR 6h 1°×1°reanalysis data and ECMWF 0.25°×0.25°fine grid NWP products，the causes of difference of area and intensity of two rare heavy rainfall were compared and analysed.Both of two rare heavy rainfall happened at the favorable circulation background,the degress of upper meridional circulation increased of the stronger heavy rainfall,the central Asia trough and the north trough got through and extended to south and more to south,the low layer of 700 hPa water vapor ation is more important than the middle and top,The daily forecast should pay more attention to the low level of water vapor input.From the heavy rainfall intensity contrast,the heavy rainfall intensity may be stronger when the low level water vapor transport more strong（more water vapor path,more water vapor input boundary,more water vapor flux and water vapor transport quantity），the time of water vapor transport was longer in the low layer and the low-level shear line of duration was long and extended to the top.The mesoscale shear-line and swell line has the certain instruction significance in the forecasting heavy rainfall area.

heavy rainfall in southern Xinjiang；rainfall area and intensity；the low level water vapor transport and input quantity；mesoscale shear-line

P458.121.1

A

1002-0799（2014）05-0001-09

10.3969/j.issn.1002-0799.2014.05.001

2014-03-28；

2014-04-09

國家科技支撐計劃項(xiàng)目（2012BAC23B01）和中國氣象局預(yù)報員專項(xiàng)項(xiàng)目（CMAYBY2013-079，南疆西部短時暴雨的成因及其預(yù)報方法研究）共同資助。

張俊蘭（1967-），女，正研級高級工程師，從事天氣預(yù)報和應(yīng)用氣象研究。E-mail：zjl_0997@sina.com

張俊蘭，魏榮慶，楊柳.2013年南疆兩場罕見暴雨落區(qū)和強(qiáng)度的對比分析[J].沙漠與綠洲氣象，2014，8（5）：1-9.